基于遗传算法的PID整定_谢树培_完整版.docVIP

济南大学毕业设计 毕业论文开题报告 2 - 5 - 济南大学 毕业论文开题报告 题 目 基于遗传算法的PID整定 学 院 自动化与电气工程学院 专 业 自动化 班 级 电传1003班 学 生 谢树培 学 号 20100321282 指导教师 谢锦丽 二〇一四年三月三十一日 学院 自动化与电气工程学院 专业 自动化 学生 谢树培 学号 20100321282 论文题目 基于遗传算法的PID整定 一、选题背景与意义 遗传算法是一类借鉴生物界的进化规律演化而来的随机化有哪些信誉好的足球投注网站方法。它是由美国的J.Holland教授1975年首先提出，这种算法是以达尔文的生物进化论为启发而创建的，是基于进化中优胜劣汰、自然选择、适者生存和物种遗传思想的有哪些信誉好的足球投注网站方法。1980年，Bethke对函数优化遗传算法进行了研究，包括应用研究和数学分析。Smith在1980年首次提出使用变长位串的概念。这在某种程度上为以后的遗传规划奠定了基础。1985年，在美国召开了第一届遗传算法国际会议，即ICGA(International?Conference?on?Genetic?Algorithm)。进入90年代，遗传算法迎来了兴盛发展时期，无论是理论研究还是应用研究都成了十分热门的课题。遗传算法已经广泛应用在生物信息学、系统发生学、计算科学、工程学、经济学、化学、制造、数学、物理、药物测量学和其他领域之中，涵盖了函数优化、组合优化、生产调度、自动控制、机器人学、图像处理、机器学习、数据挖掘、信息战等方面[1]。如巡回推销员的最优化问题[2]，机器学习[3]， 永磁同步电机矢量控制[4]等，都体现了遗传算法的成功应用。 PID控制具有算法简单、鲁棒性强和可靠性高等优点，是工业过程控制中应用最广的策略之一，在冶金、机械、化工等行业中获得广泛应用。PID控制器参数的优化直接影响控制效果的好坏，并和系统的安全、经济运行有着密不可分的关系。目前PID参数的优化方法有很多，常用的有： （1）现场试凑法。现场凑试法先将调节器的整定参数根据经验设置在某一数值上，然后在闭环系统中加扰动，观察过渡过程的曲线形状。若不理想，则按照先比例、后积分、最后微分的顺序，反复凑试。 （2）扩充临界比例度法。在闭合的控制系统里，将调节器置于纯比例作用下，从大到小逐渐改变调节器的比例度，得到等幅振荡的过渡过程。此时的比例度称为临界比例度，相邻两个波峰的时间间隔，称为临界振荡周期。根据经验设定比例系数为引起输出振荡所需值的一半，积分系数为等幅振荡的周期，微分系数为积分系数的1／8，如直线电机的PID控制[7]. （3）扩充响应曲线法。在数字调节器参数的整定中也可以采用类似模拟调节器的响应曲线法，称为扩充响应曲线法[8]。如工业上直流电机伺服控制技术的应用[9]。 （4）衰减曲线法。 工程实际中，PID控制器的比例、积分和微分调节参数采用实验加试凑的方法由人工整定，不仅需要熟练的技巧，往往还相当费时。更为重要的是，当被控对象特性发生变化，需要控制器参数作相应调整时，PID控制器没有自适应能力，只能依靠人工重新整定参数。由于经验缺乏，整定结果往往达不到最优值，难以满足实际控制的要求。考虑生产过程的连续性以及参数整定费事费力，这种整定实际很难进行。所以，人们从工业生产实际需要出发，基于常规PID控制器的基本原理，对其进行了各种各样的改进。近年来许多学者提出了基于各种智能算法的PID整定策略，如模糊PID，神经元网络PID等。但这些先进算法都要求对被控对象有很多的先验知识，在实际应用中往往难于做到。 随着计算技术的进步，遗传算法有了很大的发展，在PID控制领域里也起着重要角色。由于遗传算法是不需要任何初始信息就可以在解空间高效启发式有哪些信誉好的足球投注网站，因此，它在PID参数整定中能够高效、快速的找到全局最优解，避免局部最优，提高了PID整定的速度和效果。将遗传算法用于控制器参数整定，已成为遗传算法的重要应用之一，在直流电机控制系统[5]，温炉监控控制系统[6]等方面都有所体现。 二、研究内容与目标 PID参数整定的原理描述为：加大比例控制Kp